2016 Fiscal Year Annual Research Report
Measurement of radical and degradation in small scale plasma for plasma medicine
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15K17966
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
上原 聡司 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (70742394)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | プラズマ / 気泡流動 / 水質浄化 / キャピラリー放電 / 界面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，液中プラズマの発生に伴い生成するラジカルを微小空間に作用させることを目指し、細管中気泡内で放電を起こし計測を行った。以下に得られた結果を示す。
1. ラジカルの局所的な作用として、細管を用いたキャピラリー放電法を応用し、細管中の微小気泡内の放電現象計測を行った。微小気泡内でのプラズマの生成およびそれに伴う流動を計測し、異径細管の組み合わせにより一方向の流動を生成できることを明らかにした。大小二種類の細管を接続し電圧を印加した場合、ジュール加熱による気泡核は管の接続部近傍で生成される。その後の加熱による気泡膨張で気泡は、関係の異なる管にまたがるため、それぞれの界面が受ける力に偏りができ、気泡は一方向に駆動される。
2. 非線形ベルヌーイの式を基に液体流動を記述する理論モデルを構築した。さらに、放電による電気信号と気泡挙動の同時計測から、理論モデルの妥当性を示した。本理論モデルにより各電圧印加条件における管径および管長さの最適化が可能である。
3. 細管内の放電部で分光計測を行いOHラジカルの発生を検出した。当初予定していた可視化計測の研究に留まらず、プラズマ水質浄化法を家庭用および携帯用の小型デバイスとして応用できる可能性を示した。メチレンブルーの分解実験では微小量を取り出した溶液に局所的にプラズマが作用するため、従来より高い分解効率が示されている。さらに液体の流動に伴う分解量の変化を明らかにし、高効率プラズマ処理法への応用可能性を示した。
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